KR102641467B1 - 토마토 양액재배용 배지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토마토 양액재배용 배지에 관한 것이다.
본 발명에 따른 토마토 양액재배용 배지는 코코피트, 고흡수성비드, 미생물 담체 및 혼합비료를 포함한다.
상기한 구성에 의해 본 발명에 따른 토마토 양액재배용 배지는 토마토의 생장을 촉진하고, 비료 또는 수분의 흡수 효율이 향상되어 토마토의 생산량이 증대되며, 폐기 시 배지에서 야기되는 환경오염의 우려없이 친환경적으로 토마토를 재배할 수 있다.

Description

토마토 양액재배용 배지{MEDIUM FOR TOMATO NUTRIENT SOLUTION CULTIVATION}

본 발명은 토마토 양액재배용 배지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 코코피트 및 생육촉진용 첨가물을 혼합하여 배지를 제조하고 상기 배지에서 토마토를 재배함으로써, 토마토의 생장을 촉진하고, 비료 또는 수분의 흡수 효율이 향상되어 토마토의 생산량이 증대되며, 폐기 시 배지에서 야기되는 환경오염의 우려없이 친환경적으로 토마토를 재배할 수 있는 토마토 양액재배용 배지에 관한 것이다.

최근 건강에 대한 관심의 고조와 함께 먹거리에 있어서도 인체에 유해한 농약이 사용된 농산물을 회피하고 비교적 고가이더라도 농약이 사용되지 않은 친환경 유기농산물을 선호하는 추세에 있다. 이에 더하여, 수입 농산물에 대한 불신, 유전자 변형 농산물(GMO)의 유해성 논란 등이 증가하면서, 일반 가정에서도 옥상이나, 베란다, 실내에서 자신이 취식하기 위한 채소 등의 유기농산물을 직접 재배하는 것에 관심을 갖는 가구가 증가하고 있다.

예를 들어, 원예작물의 양액재배는 토양을 이용하지 않는 재배 방법으로 생육에 필요한 영양 성분(다량 및 미량원소)을 적절하게 흡수할 수 있도록 알맞은 조성과 농도로 조절된 배양액을 식물에 공급해주며 재배하는 방법이다. 이러한 양액재배는 물만으로 재배하는 순수 수경 재배(水耕栽培)와 배지(인공토양)에 심어 재배하는 배지경 수경재배가 있으며, 배양액을 만들어 재배하기 때문에 용액 재배(Solution Culture)고도 한다.

한편, 전통적인 작물의 재배방식인 토양재배는 과도한 농약, 화학비료의 남용, 휴경기 없는 다모작 재배 등에 의해 계속적으로 토양환경이 악화되어 생산성이 저하되는 등의 한계에 직면하여, 이를 극복하기 위한 일환으로 무토양 양액재배가 개발 보급되었다.

현재까지 양액재배에 사용되는 배지로는 비닐 포장이 용기를 겸하도록 만들어져 있고 주로 수입에 의존하고 있는 암면 또는 코코피트만으로 제조한 완제품 배지와 개별 농가에서 나름대로 사용할 수 있도록 입자별로 선별 포장되어 시판되고 있는 질석, 피트모스, 펄라이트, 왕겨 훈탄, 수피 등의 반제품 상태의 배지 원료 등이 이용되고 있다.

종래 양액재배용 배지는 백 컬쳐(bag culture) 방식으로 재배상의 설치가 간단하고 양액관리가 용이한 점 등으로 인하여 무기물인 암면을 이용한 암면 배지가 주로 이용되었으나, 암면 배지는 원재료로 사용되는 현무암 등을 전량 수입에 의존하기 때문에 배지가격이 비싸고, 재사용 비율이 낮으며, 사용후 폐기시 환경오염이 유발되는 등의 단점이 있었다.

이러한 암면을 대체할 배지로서 유기질인 피트모스를 이용하기도 하였지만, 피트모스는 점결제를 사용하지 않으면 압축화나 성형이 잘되지 않을 뿐만 아니라 전 세계적으로 그 자원의 고갈로 인하여 배지 가격이 비싼 등의 문제점이 있었다.

또 다른 유기물 배지인 펄라이트 배지는 성형화된 스티로폼 배지에 펄라이트를 채워서 작물을 재배하는 방식인데, 장기사용이 가능하여 생산비를 절감할 수 있는 장점이 있으나, 근권의 적정 양수분 관리가 어렵고, 완충 능력이 미흡하여 사용 도중에 염류 집적이 되기 쉬우며, 장해 발생시 그 처리가 힘들고, 작기 변경 시 폐기 작물의 뿌리 제거가 어려우며, 재배 후 배지의 소독이 어려운 등의 단점이 있어 최근에는 농가에서 그 사용을 기피하고 있는 실정이다.

또한, 코코피트는 제품별로 물리성이 상이하며 물관리가 까다롭고, 질석은 지나치게 보수력이 높으며, 왕겨 훈탄은 과도한 양분 흡수력과 염분 등이 단점으로 지적되어 왔다.

국내등록특허 제10-0403373호(2003년 10월 15일 등록) 국내등록특허 제10-1444914호(2014년 09월 19일 등록) 국내등록특허 제10-1152156호(2012년 05월 25일 등록)

본 발명은 코코피트 및 생육촉진용 첨가물을 혼합하여 배지를 제조하고 상기 배지에서 토마토를 재배함으로써, 토마토의 생장을 촉진하고, 비료 또는 수분의 흡수 효율이 향상되어 토마토의 생산량이 증대되며, 폐기 시 배지에서 야기되는 환경오염의 우려없이 친환경적으로 토마토를 재배할 수 있는 토마토 양액재배용 배지를 제공하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 토마토 양액재배용 배지는 코코피트, 고흡수성비드, 미생물 담체 및 혼합비료를 포함한다.

상기 코코피트 80 내지 120 중량부, 고흡수성 비드 5 내지 10 중량부, 미생물 담체 1 내지 3 중량부 및 혼합비료 3 내지 7 중량부의 중량 비율로 혼합한 후 압축, 성형하여 제조될 수 있다.

상기 혼합비료는 장석 5 내지 10 중량부, 고령토 8 내지 12 중량부, 탄산칼륨 1 내지 5 중량부, 구연산 2 내지 6 중량부, 인광석 3 내지 7 중량부, 아몬드피 1 내지 3 중량부 및 난각 1 내지 3 중량부의 중량 비율로 포함될 수 있다.

기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명에 포함되어 있다.

본 발명에 따른 토마토 양액재배용 배지는 토마토의 생장을 촉진하고, 비료 또는 수분의 흡수 효율이 향상되어 토마토의 생산량이 증대되며, 폐기 시 배지에서 야기되는 환경오염의 우려없이 친환경적으로 토마토를 재배할 수 있다.

본 발명의 기술적 사상의 실시예는, 구체적으로 언급되지 않은 다양한 효과를 제공할 수 있다는 것이 충분히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 토마토 양액재배용 배지를 보여주는 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 토마토 양액재배용 배지를 이용하여 토마토를 재배하는 일 예를 보여주는 사진이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 토마토 양액재배용 배지에 대하여 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 토마토 양액재배용 배지를 보여주는 사진이고, 도 2는 본 발명에 따른 토마토 양액재배용 배지를 이용하여 토마토를 재배하는 일 예를 보여주는 사진이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 토마토 양액재배용 배지는 코코피트, 고흡수성비드, 미생물 담체 및 혼합비료를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 토마토 양액재배용 배지는 코코피트 80 내지 120 중량부, 고흡수성 비드 5 내지 10 중량부, 미생물 담체 1 내지 3 중량부 및 혼합비료 3 내지 7 중량부의 중량 비율로 혼합한 후 압축, 성형하여 제조될 수 있다.

상기 코코피트는 야자열매(coconut)의 껍질 부위에서 야자섬유를 뽑고난 후 자연상태에서 부식시킨 다음 압축 성형하여 제조될 수 있는데, 상기 코코피트를 얻기 위해 자연상태에서 부식되는 기간 동안에 식물 성장에 장애가 될 수 있는 탄닌성분과 염분이 빠져나가 식물 생장에 유용한 자원으로 사용되고 있다.

상기 코코피트는 보수력이 높고, 통기성이 좋으며 코코피트를 얻기 위한 부식과정에서 식물에 해로운 성분이 감소하고, 식물 생장에 필요한 영양성분이 증가되어 식물 재배용의 인공토양의 성분으로 널리 사용되고 있다.

본 발명에서 상기 코코피트의 구성은 공지의 기술인바, 설명의 편의 및 본 발명의 기술적 사상의 명확성을 위하여 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기 고흡수성비드는 수분이나 영양분을 빠른 속도로 흡수 및 보유하고, 상기 고습수성비드에 흡수된 수분이나 영양분은 배지 내에서 재배되는 토마토에 장기간에 걸쳐 일정하게 공급될 수 있다.

예를 들어, 상기 고흡수성비드는 하기의 방법으로 제조된 고흡수성비드가 사용될 수 있다.

상기 고흡수성비드를 제조하기 위하여, 먼저, 수용성 에틸렌계 불포화 단량체, 셀룰로오스계 화합물, 카르복시(C1-C5)알킬 키토산, 자몽종자추출물, 친수성 첨가제 및 가교제가 일정한 중량비율로 혼합된 혼합용액을 제조할 수 있다.

상기 단계에서 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체는 흡수성 중합체에 사용되는 통상의 수용성 에틸렌계 불포화 단량체가 사용될 수 있는데, 예를 들어, 메타아크릴산, 무수말레인산, 크로톤산, 이타콘산, 2-아크릴로일에탄 술폰산, 2-메타아크릴로일에탄술폰산, 2-메타아크릴로일프로판술폰산 또는 2-메타아크릴아미드-2-메틸 프로판 술폰산의 음이온성 단량체와 그 염; 메타아크릴아미드, N-치환메타아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타아크릴레이트, 2-히드록시프로필메타아크릴레이트 및 메톡시폴리에틸렌글리콜메타아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.

상기 셀룰로오스계 화합물은 완전생분해가 가능한 환경 친화적인 천연섬유로 무독성인 고흡수성비드를 제조할 수 있는 것으로, 예를 들어, 상기 셀룰로오스계 화합물은 메틸 셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스, 프로필 셀룰로오스, 카복시메틸 셀룰로오스, 하이드록시에틸 셀룰로오스, 메틸하이드록시에틸 셀룰로오스, 메틸하이드록시프로필 셀룰로오스 및 에틸하이드록시에틸 셀룰로오스로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.

상기 카르복시(C1-C5)알킬 키토산은 고흡수성비드에 항균성을 부여하기 위하여 첨가되는 것으로, 셀룰로오스와 유사한 체인구조를 가지고 있는데, 예를 들어, 상기 카르복시(C1-C5)알킬 키토산은 카르복시메틸 키토산 또는 카르복시에틸 키토산 중에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.

상기 자몽종자추출물(GSE, Grapefruit seed extract)은 항균, 항진균, 항산화 효과가 있고, 독성 실험에서는 독성이 없는 것으로 확인되었다. 특히, 상기 자몽종자추출물의 성분 중 ascorbic acid, ascorbyl palmitate 및 tocopherol 등이 부패성 및 병원성 미생물의 세포벽 및 세포막의 기능을 약화시키고 효소활성을 억제하며, DNA/RNA에서 비롯되는 세포증식 기작을 방지하여 세균, 효모 및 곰팡이 등에 살균 효과를 나타나며 곰팡이의 생육 및 독소합성에 저해효과를 가진다.

상기 친수성 첨가제는 고흡수성 수지로 형성된 후 상기 고흡수성비드 내에서 용출됨으로써, 상기 고흡수성 수지 내부에 미세 공간을 형성하고, 상기 흡수성 중합체 내부에 형성된 미세 공간에 의해 수분이나 영양성분의 흡수력 및 보관력을 증대시킬 수 있다.

상기 친수성 첨가제는 소디움도데실설페이트, 인산염, 솔비탄 모노라우레이트, 솔비탄 모노팔미테이트, 솔비탄 모노스테아레이트 및 솔비탄 모노올레이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.

상기 가교제는 고흡수성비드의 흡수속도 및 수분을 흡수하여 팽윤된 상태에서의 안정된 겔 강도를 유지하기 위하여 첨가되는 것으로, 예를 들어, 상기 가교제로는 N,N'-메틸렌비스메타아크릴레이트, 에틸렌옥시메타아크릴레이트, 폴리에틸렌옥시메타아크릴레이트, 프로필렌옥시메타아크릴레이트, 글리세린 디아크릴레이트, 글리세린 트리아크릴레이트, 트리메티롤 트리아크릴레이트, 트리알릴아민, 트리아릴시아누레이트, 트리알릴이소시아네이트, 폴리에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 및 프로필렌글리콜로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.

본 발명에서 상기 혼합용액은 수용성 에틸렌계 불포화 단량체 80 내지 120 중량부, 셀룰로오스계 화합물 10 내지 30 중량부, 카르복시(C1-C5)알킬 키토산 5 내지 15 중량부, 자몽종자추출물 1 내지 3 중량부, 친수성 첨가제 5 내지 15 중량부 및 가교제 1 내지 3 중량부의 중량비율로 혼합될 수 있다.

다음으로, 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체, 셀룰로오스계 화합물, 카르복시(C1-C5)알킬 키토산, 친수성 첨가제 및 가교제가 혼합된 혼합용액에 물을 첨가한 후 교반할 수 있다.

상기 단계에서 상기 물은 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체, 셀룰로오스계 화합물, 카르복시(C1-C5)알킬 키토산, 친수성 첨가제 및 가교제를 용해 및 분산하기 위하여 사용될 수 있는데, 상기 수용성 에틸렌계 불포화 단량체, 셀룰로오스계 화합물, 카르복시(C1-C5)알킬 키토산, 친수성 첨가제 및 가교제로 이루어진 혼합용액에 물 600 내지 800 중량부를 첨가한 후 교반할 수 있다.

그 다음으로, 상기 물이 첨가되어 교반된 혼합용액에 중합개시제를 첨가하여 중합체를 형성할 수 있다.

상기 단계에서 상기 중합개시제는 상기 물이 첨가되어 교반된 혼합용액의 반응을 촉진하기 위하여 첨가되는 것으로, 상기 중합개시제로는 벤조인 에테르(benzoin ether), 디알킬아세토페논(dialkyl acetophenone), 하이드록실 알킬케톤(hydroxyl alkylketone), 페닐글리옥실레이트(phenyl glyoxylate), 벤질디메틸케탈(Benzyl Dimethyl Ketal), 아실포스핀(acyl phosphine) 및 알파-아미노케톤(α-aminoketone)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있고, 바람직하게는 2,4,6-트리메틸-벤조일-트리메틸 포스핀 옥사이드(2,4,6-trimethyl-benzoyl-trimethyl phosphine oxide)가 사용될 수 있다.

상기 단계에서 상기 중합개시제는 물이 첨가되어 교반된 혼합용액에 중합개시제 0.1 내지 1 중량부를 첨가함으로써 진행될 수 있다.

이어서, 상기 중합체를 건조한 후 상기 건조된 중합체를 분쇄하여 고흡수성비드를 제조할 수 있다.

상기 단계에서 상기 중합체의 건조는 80 내지 90℃의 온도에서 수행될 수 있고, 상기 분쇄는 상기 건조된 중합체를 핀 밀(pin mill), 해머 밀(hammer mill), 스크류 밀(screw mill), 롤 밀(roll mill), 디스크 밀(disc mill) 또는 조그 밀(jog mill) 등과 같은 공지의 분쇄기를 이용하여 입경이 0.01 내지 10mm가 되도록 분쇄함으로써 진행될 수 있다.

상기 미생물 담체는 배지에 포함되어 미생물이 부착하여 생장하고 공기 등이 통과하여 배지가 산성화되는 것을 방지할 수 있는데, 상기 미생물 담체는 하기의 방법으로 제조된 미생물 담체가 사용될 수 있다.

먼저, 상기 미생물 담체를 제조하기 위하여, 포졸란, 부엽토, 활성탄, 생분해성 수지, 전분 및 물을 준비할 수 있다.

상기 단계에서 포졸란, 부엽토, 활성탄, 생분해성 수지, 전분 및 물은 각각 포졸란 10 내지 20 중량부, 부엽토 3 내지 7 중량부, 활성탄 8 내지 12 중량부, 생분해성 수지 5 내지 15 중량부, 전분 50 내지 70 중량부 및 물 20 내지 40 중량부의 중량비율로 혼합될 수 있다.

상기 포졸란은 친환경 소재의 광물로 대표적인 게르마늄 함량이 20ppm이며, 음이온, 원적외선 방사로 탈취효과, 항균,살균 및 곰팡이 제거 효과가 있으며, 작물에 필요한 미네랄성분을 보강하고 오염된 토양을 활성화하고 개선할 수 있다.

상기 부엽토는 나뭇잎이나 작은 가지 등이 미생물에 의해 부패, 분해되어 생긴 흙을 말하고, 원예에 많이 사용되며 배수가 좋고 수분과 양분을 많이 가지고 있다. 또한, 상기 부엽토는 다공질(多孔質)이므로 배수가 좋고 수분과 양분의 보축력(保蓄力)이 강하며, 지온(地溫)을 높이고 영양분이 풍부하고, 인공적으로 낙엽을 모아 쌓아서 부패시킨 것과 자연적으로 부패, 분해된 것이 있으며, 일반적으로는 침엽수(針葉樹)보다 활엽수(闊葉樹)의 낙엽이 유효성분도 많고 부숙(腐熟)이 빨리 되어 좋다.

상기 활성탄은 미세세공이 발달된 탄소집합체로서, 활성화과정에 의해 내부 표면적을 변화시킬 수 있으며, 내부의 탄소 원자 관능 기에 의해 주위 액체 또는 기체와 흡착이 이루어지는 흡수성과 흡착성이 우수한 성질을 갖는다.

예를 들어, 상기 활성탄은 경도 93 질량분율% 이상, 충전밀도 0.51 내지 0.53g/ml, 비표면적 800 내지 900m²/g, 세공분포는 세공직경이 4Å 내지 7Å, 요오드 흡착력 1,100mg/g 이상, 세공용적 0.51ml/g, pH 7~7.8, 페놀 흡착력 17.5ml/g, M·B 탈색력 153ml/g 이상인 것이 사용될 수 있다.

상기 생분해성 수지는 사용 후 폐기 또는 자연 상태에 버려졌을 때, 자연계에 존재하는 미생물(박테리아, 곰팡이 및 조류)에 의해 물과 이산화탄소 등으로 완전히 분해되는 수지로, 예를 들어, 상기 생분해성 수지는 폴리락트산(poly lactic acid; PLA) 또는 폴리카프로락톤(Polycaprolactone; PCL) 중에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.

상기 전분은 물과 혼합되어 결합제로 사용될 수 있는데, 예를 들어, 상기 전분으로는 옥수수 전분, 찰옥수수 전분, 타피오카 전분, 감자 전분 및 고구마 전분으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.

다음으로, 상기 포졸란, 부엽토, 활성탄, 생분해성 수지, 전분 및 물을 혼합하여 혼합물을 제조한 후, 상기 혼합물을 구형 또는 펠릿형으로 성형하여 성형체를 형성할 수 있다.

예를 들어, 상기 성형체는 입경이 0.01 내지 10mm가 되도록 성형될 수 있다.

그 다음으로, 상기 성형체를 가열하여 건조할 수 있다.

상기 단계에서는 상기 성형체를 70 내지 80℃의 온도에서 1 내지 3시간 동안 가열함으로써 상기 성형체 내부에 존재하는 수분을 제거할 수 있다.

이어서, 상기 건조된 성형체를 냉각한 후, 상기 냉각된 성형체에 미생물 균주를 혼합하여 미생물 담체를 제조할 수 있다.

상기 단계에서는 상기 건조된 성형체를 20 내지 30℃의 온도에서 냉각한 후, 상기 냉각된 성형체에 미생물 균주를 혼합할 수 있는데, 예를 들어, 상기 미생물 균주로는 유기질이 많은 농토의 표층에서 분리한 공지의 균주인 바실러스 서브틸러스(Bacillus subtilis), 바실러스 스테아로써모필러스(Bacillus stearothermophilus), 로도슈도마나스(Rhodopsudomonas), 로도스피릴룸(Rhodospirillum), 바실러스 소노렌시스(Bacillus sonorensis) 및 바실러스 터모아밀로보란스(Bacillus thermoamylovorans)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 균주가 사용될 수 있다.

상기 혼합비료는 상기 배지에 포함되어 영양성분을 추가적으로 공급하기 위하여 포함될 수 있는데, 상기 혼합비료는 장석, 고령토, 탄산칼륨, 구연산, 인광석, 아몬드피 및 난각을 포함한다.

또한, 상기 혼합비료는 장석 5 내지 10 중량부, 고령토 8 내지 12 중량부, 탄산칼륨 1 내지 5 중량부, 구연산 2 내지 6 중량부, 인광석 3 내지 7 중량부, 아몬드피 1 내지 3 중량부 및 난각 1 내지 3 중량부의 중량 비율로 포함될 수 있다.

상기 장석은 1cm³ 당 3만~15만개의 다층다공질로 구성되어 있고, 비표면적이 넓어 오염물질, 중금속 등을 흡착 및 분해하는 작용을 하는 효과가 있다. 또한, 산성이나 강한 알칼리성 물을 약 알칼리성(pH 7.2~7.4)으로 조절하며, 수질을 활성화하여 정수작용을 한다. 또한, 장석은 흡착력이 뛰어나 화학적 산소요구량(COD) 및 생물학적 산소요구량(BOD)을 낮추어 방부작용을 하는 것은 물론 활성화에 따라 생체에 활력을 준다.

상기 고령토는 규석, 알루미나, 포타시움 등의 성분으로 구성되어 있으며, 작물의 생장 시 작물의 잎과 줄기에 고령토막을 형성하여, 해충의 피해를 저감시키는 효과가 있다.

상기 탄산칼륨은 탄산칼리 또는 칼리라고도 하며 K₂CO₃의 화학식을 갖는 백색 분말로, 식물을 태운 재 속에 함유되어 있다. 상기 탄산칼슘(CaCO₃)은 식물 세포막 구성 역할을 하고, 산성토양을 중화시켜 토양반응을 교정시켜 줌으로서 토양미생물의 활동을 촉진시키고 식물성장에 알맞은 토양환경 개량 효과를 가진다.

상기 탄산칼륨은 100g의 물에 대해서 0℃에서 105.5g, 100℃에서 156g이 용해될 수 있으며, 수용액은 가수분해에 의해서 pH 11.6의 염기성을 보인다. 수용액에서 탄산칼륨을 결정화시킬 때는 2수화물인 K₂CO₃·2H₂O가 생성된다. 탄산칼륨은 산과 반응시키면 이산화탄소를 발생시키며, 이산화탄소를 흡수하면 중탄산칼륨으로 변한다. 45~50%의 수산화칼륨 용액을 반응조에 넣고 교반하면서 이산화탄소를 불어넣어 탄산칼륨 수용액을 만들고, 거른 후 증발·건조시키거나, 탄산칼륨 수용액에 다시 이산화탄소를 불어넣어 중탄산칼륨으로 결정을 만들고 회전로를 사용해서 가열분해하여 얻는다. 탄산칼륨은 비누, 유리등의 제조원료, 의약품의 제제원료 및 화학조작 등에 사용될 수 있다.

상기 구연산은 결정물과 무수물이 있으며, 이를 각각 결정구연산과 무수구연산으로 나뉜다. 결정 무연산은 산성조미료 및 식용유의 산패방지제로서 사용되며, 무수구연산은 수분이 함유되지 않아도 되는 식품 또는 가루식품의 산미료로 사용되며 결정수가 없기 때문에 결정구연산보다 산도가 강하며 사용시에 약 10％ 정도 적게 사용한다.

예를 들어, 상기 구연산으로는 구연산칼륨(시트르산칼륨)이 사용될 수 있는데, 상기 구연산칼륨(시트르산칼륨)은 C₆H₅K₃O₇·H₂O, 324.41의 분자량을 갖는 무색 또는 백색의 결정 또는 분말 형태를 갖는 물질이다. 상기 구연산칼륨은 물에는 잘 용해되나 글리세린에는 서서히 용해되고 에틸알코올에는 거의 용해되지 않으며, 수용액은 미세한 알칼리성을 가진다. 100mL의 물에 대해서 15℃에서 167g, 30℃에서 199g이 용해될 수 있으며 산도조절제, 각종 도금용 첨가제 또는 보온제 등으로 사용될 수 있다.

상기 인광석(Rock phosphate)은 인산칼슘을 다량으로 함유하는 광석으로서 대표적인 물질로 인회석, 인회토, 구아노(guano) 등이 있으며 인산비료의 주원료가 된다. 상기 인광석은 인산과 질소(N), 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO)이 주성분으로 구성된 천연화합물이 2% 구연산(citric acid)에 용해되는 원리를 이용하여 비료 조성에 사용된다.

상기 인광석 내에 함유된 인산은 구연산(citric acid)에 용해되어, 유리 인산으로 변환되는 성질을 가지는데, 상기 구연산은 검은곰팡이(Aspergillus niger)에 의해 생성되어 인산의 분해에 이용된다. 인광석의 구성 성분 중에 칼슘과 인이 주요 구성 물질인데, 칼슘과 인의 비율에 따라 인광석으로부터 조성된 인산비료의 수용성, 구용성 및 불용성 여부가 결정된다. 결과적으로 인의 함량은 칼슘에 비해 적을수록 구용성이 강해 비료의 지속성이 증가되며 인산의 식물체 내 흡수율이 높아져 비료의 가치가 증대된다.

상기 아몬드피는 아몬드에서 기름을 짜내고 남은 깻묵일 수 있는데, 상기 아몬드피에는 조단백질, 조섬유, 조지방 등의 함량이 높은데, 이러한 아몬드는 불포화지방산이 풍부하고 비타민 E가 풍부하여 피부 미용에도 좋으며, 철분이나 칼슘도 풍부해 건강에 좋다.

상기 난각은 계란 등과 같이 알의 난백과 난황을 사용한 후 폐기되는 농식품 부산물로, 구체적으로 상기 난각(egg-shell)은 동물의 알의 껍질을 의미하는 것으로서, 넓은 의미로는 알을 둘러싸는 맨 바깥층의 딱딱한 층 및 알의 원형질막 바깥쪽의 피막인 난막을 포함한 것들을 의미할 수 있다.

일반적으로 동물의 알 내부의 내용물을 사용한 뒤 폐기되는 난각에는 잔존하는 내용물과, 난막이 더 포함될 수 있는데, 이때 폐기되는 난각에 잔존하는 내용물은 고농도의 순단백질이고, 난막은 전체 중량의 60wt% 이상이 단백질로 이루어져 있으며, 이외에 조단백질, 철분, 칼슘 등 영양소가 풍부하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 토마토 양액재배용 배지에 대한 실시예, 비교예를 들어 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.

< 실시예 >

코코피트 100 중량부, 고흡수성 비드 8 중량부, 미생물 담체 2 중량부 및 혼합 비료 5 중량부의 중량 비율로 혼합한 후 압축, 성형하여 토마토 양액재배용 배지를 제조하였다.

< 비교예 >

시중에 판매되고 있는 코코피트를 준비한 후, 상기 코코피트를 압축, 성형하여 토마토 양액재배용 배지를 제조하였다.

토마토 생육 실험

실시예에 따라 제조된 배지의 토마토에 대한 생육효과를 살펴보기 위해 재배실험을 하였다. 토마토 종자를 발아시킨 후, 실험실 조건에서 생육시켜 건중량, 엽록소함량, 식물체의 크기 및 밀도가 배지에 따라 대조구와 처리구간에 어떠한 생육변화를 가져오는지를 조사하였다.

(1) 실험방법

1) 실험조건

① 온도 : 26 ± 2℃(주간)

② 습도 : 63 ± 3%

③ 광주기 : 15 시간

④ 배양용기 : 직경 10cm, 체적 350cm³의 폴리에스테르 용기

⑤ 수분 공급 : 5일 간격으로 각 pot 당 100㎖씩 공급

⑥ 종자발아 : 토마토 종자를 15g 씩 각각 채취하여 pot에 탈지면을 깔고 발아시킴.

2) 건중량 조사

발아 후 14일부터 7일 간격으로 무작위 표본추출법(random sampling method)을 이용하여 5개체군씩 표본 추출하였다. 추출한 표본은 각 처리구별로 분리 포장한 후 70℃의 항온 건조기에서 7일 동안 건조시킨 후 Micro analytical balance (Sartorius 2006MP6, Germany)를 사용하여 건증량을 0.1mg 단위로 측정하였다.

3) 엽록소 함량 조사

Arnon(1949)의 방법에 준하여 식물체에 포함된 총 엽록소함량을 구하였다.

① 발아 후 14일부터 7일 간격으로 무작위 표본추출법(random sampling method)를 이용하여 표본을 추출하였으며, 각 표본에서 엽록소 추출에 필요한 묘조(shoot)를 채취하여 생중량을 측정하였다.

② 80% 아세톤 용액과 혼합하여 막자사발에서 분쇄한 후 10㎖ volumetric flask에 옮겨 80% 아세톤으로 표선을 맞추었다.

③ 위의 용액을 냉암소에서 2시간 이상 방치한 후 상층액의 흡광도 (absorbance: A)를 645, 663 및 710nm에서 각각 측정하였다.

4) 식물체 지상부의 높이(height) 조사

배지에 재배 후 30일 째에 각 품종의 추출된 표본에서 가장 큰 표본 10개체의 지상부 높이를 버어니어 캘리버스(VERNIER CALIPER)를 이용하여 0.01cm 단위로 측정하였다.

(2) 실험 결과

1) 건중량 조사

코코피트만으로 제조된 배지를 사용한 비교예에 비하여, 실시예에 따른 배지를 사용한 실시예의 건중량이 높게 나타났다.

상기 실시예에 따른 배지를 사용하여 재배한 토마토는 수분 및 영양분을 장기간 일정하게 공급하고 토마토의 성장을 촉진시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.

2) 엽록소 함량 조사

상기 실시예에 따른 배지를 사용하여 재배한 토마토에서 엽록소 함량이 증가된 것을 확인할 수 있었다.

3) 식물체 지상부의 높이 조사

처리 후 30일째 실시예와 비교예에 따른 토마토의 지상부 높이(cm)를 비교한 결과를 하기의 [표 1]에 나타내었다.

구분	실시예	비교예
토마토	14.21 ± 0.57	8.35 ± 0.46

상기 [표 1]을 참조하면, 실시예에 따른 배지를 사용하여 재배한 토마토가 비교예에 비해 식물 생장의 효과가 현저하게 우수한 것을 확인할 수 있었다.

이상, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (3)

1. 코코피트, 고흡수성비드, 미생물 담체 및 혼합비료를 포함하되,
   상기 코코피트 80 내지 120 중량부, 고흡수성 비드 5 내지 10 중량부, 미생물 담체 1 내지 3 중량부 및 혼합비료 3 내지 7 중량부의 중량 비율로 혼합한 후 압축, 성형하여 제조되고,
   상기 혼합비료는 장석 5 내지 10 중량부, 고령토 8 내지 12 중량부, 탄산칼륨 1 내지 5 중량부, 구연산 2 내지 6 중량부, 인광석 3 내지 7 중량부, 아몬드피 1 내지 3 중량부 및 난각 1 내지 3 중량부의 중량 비율로 포함된 것을 특징으로 하는 토마토 양액재배용 배지.
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